CN113845736B - 一种tpv发泡料及高发泡倍率、高形状自由度的超轻质tpv发泡制品 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种TPV发泡料,含有以下组份:20~50质量份聚丙烯树脂、40~80质量份橡胶、1~30质量份热塑性弹性体、0.5~10质量份硫化交联剂、0.01~3质量份成核剂、0.01~7质量份泡孔增大剂和0.01~3质量份抗收缩剂,还可以根据实际需要添加填料、润滑剂、抗氧剂、着色剂、抗静电剂、导电剂、阻燃剂等助剂。由该TPV发泡料发泡制得的TPV发泡制品具有高发泡倍率、高形状自由度、超轻质以及拉伸强度、缓冲回弹性、耐磨性优异等特点,可应用于汽车零部件等领域,可减少能源的消耗;也可用于鞋材、运动器材、休闲家装等领域,提供优异的耐磨、回弹和缓冲性能。
Description
技术领域
本发明涉及发泡橡胶材料领域,具体涉及一种热塑性动态热硫化橡胶(TPV)发泡料及高发泡倍率、高形状自由度的超轻质TPV发泡制品。
背景技术
热塑性动态热硫化橡胶(TPV)通常由热塑性塑料和橡胶在双螺杆挤出机中通过熔融共混制备而成。在强烈的高温剪切力作用下,塑料和橡胶体系发生“相反转”,形成以硫化橡胶作为分散相,热塑性塑料作为连续相的独特“海-岛结构”。分散相的橡胶大大提高了材料的弹性性能,连续相的塑料则赋予了材料优异的加工性能,这使得TPV材料加工工艺简单、加工周期短、可再次回收利用、绿色环保。优异的弹性性能、抗压缩性能、耐老化辐照性能使得TPV被广泛应用在软管、防尘罩、电线电缆、汽车密封条等领域。
与此同时,发泡技术赋予了材料连续/孤立的开孔/闭孔结构,在不严重降低力学强度的同时,大大减轻了制件的重量,较少了原材料的消耗,缩减了成本,并使材料展现出良好的缓冲、隔音、隔热的优点,更进一步拓展了材料的使用场景。当在对材料轻量化和缓冲性能等有较高要求的鞋材和汽车配件领域,轻质的发泡TPV可以最大程度减少能量的损耗,并提供优异的缓冲、回弹性能。
专利CN109486030A、CN110291143A公开了一种微发泡热塑性TPV的制备方法。在TPV中添加可膨胀发泡微球、交联剂等助剂,通过挤出机挤出发泡,得到密度为630~750g/L的微发泡TPV材料。专利CN102775652A公开了在TPV中添加6~30份的AC化学发泡剂等,在挤出发泡后得到密度不小于700g/L的发泡弹性体材料。专利CN111662513A将TPV与发泡剂OBSH等共混,制得的发泡TPV密度最低可以达到300g/L。专利CN109747078B通过将碳酸氢钠等发泡剂加入到TPV中进行挤出发泡,虽然可以制得低密度30g/L的发泡TPV,但材料存在破孔结构,且发泡制件的形状自由度低。
由于挤出TPV发泡加工工艺的限制,绝大多数发泡TPV的发泡倍率较低,TPV材料的轻量化减重效果不显著。另一方面,采用挤出发泡制得的制件为发泡片材或板材,制件的形状自由度低。尤其是当制备外形复杂的发泡产品时,需要通过大量的剪裁和拼接片材,费时费力,且制件的外观也会留有毛边和瑕疵,严重影响美观度。因此,开发一种高发泡倍率、高形状自由度、超轻质、外表美观的TPV发泡材料是非常有必要的。
发明内容
针对上述情况,为克服现有技术的缺陷,本发明提供一种TPV发泡料及高发泡倍率、高形状自由度的超轻质动态热硫化橡胶(TPV)发泡制品。该发泡制品可应用于汽车零部件等领域,可减少能源的消耗;也可用于鞋材、运动器材、休闲家装等领域,提供优异的耐磨、回弹、缓冲性能和多变的形状自由度。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种TPV发泡料,含有以下组份:20~50质量份聚丙烯树脂、40~80质量份橡胶、1~30质量份热塑性弹性体、0.5~10质量份硫化交联剂、0.01~3质量份成核剂、0.01~7质量份泡孔增大剂和0.01~3质量份抗收缩剂。
进一步的,所述聚丙烯树脂为均聚聚丙烯、乙丙共聚物、丙烯-丁烯共聚物中的一种或多种复配,其熔融指数为5~10g/10min,熔点为135~150℃。
进一步的,所述橡胶为三元乙丙橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、丁晴橡胶、氯丁橡胶、天然橡胶、反式异戊橡胶等中的一种或多种复配。优选为三元乙丙橡胶,门尼粘度为50~200门尼值,为TPV材料提供回弹性能。
进一步的,所述热塑性弹性体为乙烯-丙烯无规或嵌段共聚物弹性体、乙烯-辛烯无规或嵌段共聚物弹性体、聚酯基弹性体、聚苯乙烯基弹性体中的一种或多种。优先的为乙烯-辛烯嵌段共聚物弹性体,乙烯-辛烯嵌段共聚物弹性体与聚丙烯基材有较好的相容性,在挤出加工过程中不会产生相分离;另一方面,独特的乙烯-辛烯嵌段共聚结构可以提供非常好的回弹性能,当TPV材料中的橡胶组份较少时,依然有较好的缓冲和回弹性能。
进一步的,所述泡孔增大剂为多元醇、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化铝、硫酸铝钾、高分子聚丙烯酸、高分子聚丙烯酸钠等中的一种或几种混合。优选为高分子聚丙烯酸。TPV材料由于含有“岛相”的交联橡胶,尺寸大约为1~50微米。此时,大量的橡胶相也会产生异相成核的作用,使得发泡TPV珠粒的泡孔尺寸小,造成TPV发泡珠粒在成型过程中因为泄压太快而难以成型或成型制件的熟化度极低。因此,需要通过增大泡孔尺寸来调节TPV发泡珠粒的成型性能。亲水性的泡孔增大剂可以在水相发泡介质体系中,吸收更多的水,同时也使得溶解在水中的二氧化碳更多地渗透到TPV微粒中参与发泡过程,促进泡孔的增长。所选的高分子聚丙烯酸为固含量≥90%,PH值≥7,相对分子量≥3000万,在常温水中的溶解时间≤30分钟。该高分子聚丙烯酸具有较强的吸水性能和稳定性,可以在TPV在发泡过程中促进泡孔尺寸增加,同时维持必要的泡孔闭孔结构。
进一步的,所述抗收缩剂为高模量聚乙烯、高模量聚丙烯、玻璃纤维、金属纤维、碳纤维、竹纤维、单脂肪酸甘油酯、单硬脂酸甘油酯等中的一种或几种混合。优选为单硬脂酸甘油酯。刚性材料或助剂的加入可以有效抑制发泡TPV珠粒在成型过程中产生的弹性收缩问题,但另一方面,TPV发泡制品也会不可避免地损失一部分回弹、缓冲性能,对弹性需求较高的领域有一定的使用限制。单硬脂酸甘油酯具有优异的乳化性能,通过调节TPV发泡珠粒的泡孔均匀性来减少泡孔收缩,从而有效抑制TPV发泡制品的整体收缩现象,并保持必要的回弹性能。
进一步的,所述硫化交联剂为过氧化二异丙苯、辛基酚醛树脂、氯化亚锡、三聚硫氰酸等中的一种或几种混合。优选为过氧化二异丙苯。硫化交联剂使得橡胶组分在加工过程中产生交联,形成“海-岛结构”中的“岛相结构”。通过控制硫化程度可以控制橡胶“岛相结构”的面积大小。适当大小的“岛相结构”有助于TPV微粒在发泡时气孔的生长。
进一步的,所述成核剂为硼酸锌、蒙脱土、氯化钠、氯化钾、氟碳化物中的一种或几种混合,优选为聚四氟乙烯,粒径为1-20微米。成核剂可以在TPV材料发泡过程中,起到异相成核的作用。同时,在相同发泡倍率的前提下,成核剂可以有效降低发泡压力,并使得泡孔的尺寸更加均匀。
进一步的,所述TPV发泡料还含有以下组分:0.01~3质量份填料、0.01~3质量份润滑剂和0.01~3质量份抗氧剂。
进一步的,所述填料为滑石粉、碳酸钙、碳酸镁、二氧化硅等中的一种或几种混合。优选为滑石粉。需要注意的是,普通市售TPV原料中一般含有10~30%的上述无机粉末,用于增加材料在挤出过程中的流动性,同时也降低了成本。但对于通过釜式发泡制备的超低密度TPV发泡珠粒而言,过高含量的无机粉末会大大缩减泡孔的尺寸,不利于后续的珠粒成型工序。因此,针对TPV发泡珠粒的制备,要严格控制滑石粉等无机粉末的添加,添加量不能超过3%。
进一步的,所述润滑剂为石蜡油、白油、芳族油、小分子蜡、硅酮、芥酸酰胺、油酸酰胺、硬脂酸单甘油酯、乙烯基双硬酯酰胺、三硬脂酸甘油酯中的一种或几种,优选的为芥酸酰胺。
进一步的,所述抗氧剂为β-(3.5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、β-(3.5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸季戊四醇脂中的一种或几种,优选为β-(3.5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸季戊四醇脂。
此外,也可根据TPV材料的使用需求不同,加入着色剂、抗静电剂、导电剂、阻燃剂等,制备出功能各异的TPV发泡材料。
一种高发泡倍率、高形状自由度的超轻质TPV发泡制品,由前述TPV发泡料发泡制成,其制备方法包括如下步骤:
步骤一:将配方量的聚丙烯树脂、橡胶、热塑性弹性体、成核剂、泡孔增大剂和抗收缩剂投入到密炼机中进行混炼,充分混炼均匀后出料并破碎。
步骤二:将步骤一混炼均匀并破碎后的物料与配方量的硫化交联剂投入到双螺杆挤出机中进行动态热硫化并挤出造粒,得到具有可发泡性能的TPV微粒。
步骤三:将上述具有可发泡性能的TPV微粒、一定量的去离子水和分散剂加入到一个密闭的带有搅拌功能的高压发泡釜中,加热高压发泡釜,并向高压发泡釜内通入气体二氧化碳,持续搅拌物料,使物料受热均匀并与二氧化碳充分接触。
步骤四:待温度和压力上升到设定值,并等温等压一定时间,使TPV微粒充分吸收二氧化碳,然后,瞬间将高压发泡釜内的TPV微粒排出至常温、常压环境中,由于瞬间的巨大内外压差,二氧化碳与TPV微粒产生相分离,TPV微粒内部产生泡孔并生长,与此同时,TPV微粒逐渐冷却固化,泡孔定形,获得TPV发泡珠粒。
步骤五:根据使用需求,在蒸汽成型机中装备形状各异的模具。将上述TPV发泡珠粒在常温常压环境中静置24小时后,将其加入到蒸汽模压成型机的模具中,通过适当的蒸汽加热,使得TPV发泡珠粒之间相互熔融粘接,随后通过空气或冷水进行冷却,最后脱模,得到TPV发泡制品。
进一步的,步骤一中密炼温度为150~200℃,密炼时间为20分钟以上,密炼机转速为1000~1500r/min。
进一步的,步骤二中挤出温度为180~240℃,螺杆转速为300~1000r/min,挤出TPV微粒的长度为2.0~4.0mm,单重为1.0~3.0mg。
进一步的,步骤三中去离子水的添加量为TPV微粒质量的2倍,高岭土和黄油的添加量分别为TPV微粒质量的0.5%和0.3%。
进一步的,步骤四中根据所需发泡TPV不同的发泡倍率和密度,发泡设定温度可为120-170℃,设定压力为2-5MPa,达到发泡设定温度和压力后,等压等压维持3~30min。
进一步的,根据蒸汽成型机中使用的模具大小和形状复杂程度不同,步骤五中成型时,使用的蒸汽压力为0.2~4kg,蒸汽作用于TPV发泡珠粒的时间为2~20s。
本发明的有益效果为:
通过本发明制备的TPV发泡材料拥有很宽泛的密度范围,具有最高25倍的发泡倍率和最低40g/L的超轻密度,这大大减少了材料的使用量和能源的消耗,可广泛应用于汽车零部件、轨道交通、民航民船等领域。与此同时,该TPV发泡材料拥有很高的形状自由度,优异的拉伸强度和缓冲回弹性能,是复杂形状工艺品、鞋材、娱乐健身器材等的理想候选材料。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1是本发明高发泡倍率的TPV发泡珠粒截面图;
图2是本发明高发泡倍率的TPV发泡珠粒的泡孔及泡孔壁截面图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1:
在密炼机中加入30质量份聚丙烯树脂(PP)、60质量份三元乙丙橡胶(EPDM)、10质量份乙烯-辛烯嵌段共聚物(OBC)、0.1质量份聚四氟乙烯(PTFE)、5质量份高分子聚丙烯酸(PAA)、3质量份滑石粉、1.5质量份单硬脂酸甘油酯(MG)、0.05质量份芥酸酰胺,0.03质量份β-(3.5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸季戊四醇脂,在180℃时密炼20分钟,密炼机转速为1500r/min。密炼完成后,出料并破碎混合物。
将上述100质量份破碎后的混合物与2质量份的过氧化二异丙苯(DCP)投入到双螺杆挤出机中,在180~240℃下混合、硫化并挤出,将挤出的TPV微粒切成长度为2.0~4.0mm,单重为1.0~3.0mg。
取上述100质量份TPV微粒,200质量份去离子水,0.5质量份高岭土和0.3质量份黄油,加入到高压发泡釜中并升温升压搅拌。当温度和压力升高到145℃、3.6MPa时,等温等压5mins后瞬间泄压,制得TPV发泡珠粒。
将上述制得的TPV发泡珠粒在蒸汽模压成型设备中成型,并裁切成尺寸为50cm*40cm*6cm的TPV发泡板材。
实施例2:
除了发泡温度为140℃,采用与实施例1相同的方法制备TPV发泡珠粒及发泡板材。
实施例3:
除了发泡温度为147℃,采用与实施例1相同的方法制备TPV发泡珠粒及发泡板材。
实施例4:
除了发泡温度为150℃,采用与实施例1相同的方法制备TPV发泡珠粒及发泡板材。
实施例5:
除了发泡压力为2.5MPa,采用与实施例1相同的方法制备TPV发泡珠粒及发泡板材。
实施例6:
除了发泡压力为4MPa,采用与实施例1相同的方法制备TPV发泡珠粒及发泡板材。
实施例7:
除了乙烯-辛烯嵌段共聚物(OBC)添加量为20质量份外,采用与实施例1相同的方法制备TPV发泡珠粒及发泡板材。
实施例8:
除了聚四氟乙烯(PTFE)添加量为5质量份外,采用与实施例1相同的方法制备TPV发泡珠粒及发泡板材。
实施例9:
除了过氧化二异丙苯(DCP)添加量为4质量份外,采用与实施例1相同的方法制备TPV发泡珠粒及发泡板材。
对比例1:
除了不添加乙烯-辛烯嵌段共聚物(OBC)外,采用与实施例1相同的方法制备TPV发泡珠粒及发泡板材。
对比例2:
除了不添加聚四氟乙烯(PTFE)外,采用与实施例1相同的方法制备TPV发泡珠粒及发泡板材。
对比例3:
除了过氧化二异丙苯(DCP)添加量为1质量份外,采用与实施例1相同的方法制备TPV发泡珠粒及发泡板材。
对比例4:
除了不添加高分子聚丙烯酸(PAA)外,采用与实施例1相同的方法制备TPV发泡珠粒及发泡板材。
对比例5:
除了滑石粉添加量为10质量份外,采用与实施例1相同的方法制备TPV发泡珠粒及发泡板材。
对比例6:
除了不添加单硬脂酸甘油酯(MG)外,采用与实施例1相同的方法制备TPV发泡珠粒及发泡板材。
力学性能测试:按照标准ISO 1798,将TPV发泡板材裁切成标准的哑铃型样条,测试材料的拉伸强度和断裂伸长率。
永久压缩形变:按照标准ASTM D395-18 Method B,测试TPV发泡板材的永久压缩形变。
压缩强度:按照标准ISO 844:2014,测试10%形变时,TPV发泡板材的压缩强度。
实施例1-9(E1-9)以及对比例1-6(C1-6)中的主要成分、发泡温度、发泡压力和检测结果如表1所示。
表1
E1 | E2 | E3 | E4 | E5 | E6 | E7 | E8 | E9 | C1 | C2 | C3 | C4 | C5 | C6 | |
PP | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 |
EPDM | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 |
OBC | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 20 | 10 | 10 | 0 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
PTFE | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 5 | 0.1 | 0.1 | 0 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
PAA | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 0 | 5 | 5 |
滑石粉 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 10 | 3 |
MG | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 0 |
DCP | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 4 | 2 | 2 | 1 | 2 | 2 | 2 |
发泡温度(℃) | 145 | 140 | 147 | 150 | 145 | 145 | 145 | 145 | 145 | 145 | 145 | 145 | 145 | 145 | 145 |
发泡压力(MPa) | 3.6 | 3.6 | 3.6 | 3.6 | 2.5 | 4 | 3.6 | 3.6 | 3.6 | 3.6 | 3.6 | 3.6 | 3.6 | 3.6 | 3.6 |
密度(g/L) | 65 | 102 | 46 | / | 90 | 40 | 63 | / | 87 | 65 | 76 | 58 | / | / | 89 |
拉伸强度(kPa) | 497 | 568 | 436 | / | 535 | 418 | 540 | / | 524 | 462 | 521 | 455 | / | / | / |
断裂伸长率(%) | 105 | 127 | 74 | / | 119 | 72 | 121 | / | 110 | 98 | 112 | 87 | / | / | / |
永久压缩形变(%) | 70 | 59 | 79 | / | 65 | 81 | 66 | / | 68 | 73 | 68 | 75 | / | / | / |
压缩强度(kPa) | 69 | 83 | 53 | / | 78 | 49 | 65 | / | 76 | 71 | 75 | 59 | / | / | / |
实施例1~4中,适当升高发泡温度,TPV发泡珠粒的发泡倍率升高,发泡制件的密度降低,材料轻量化效果明显。但与此同时,TPV发泡制件的拉伸强度和压缩强度都有不同程度的下降,且永久压缩比上升,材料的抗压能力下降。需要注意的是,当发泡温度升高到150℃,TPV的熔体强度过低,发泡珠粒产生大量破孔且珠粒表面发皱,不能成型。因此,TPV的发泡需要在适当的温度中进行。
实施例1,5,6中,升高发泡压力同样可以提高TPV发泡珠粒的发泡倍率,减轻发泡制件的密度,但发泡制件的力学性能会下降。
实施例1,7和对比例1中,通过改变乙烯-辛烯嵌段共聚物的添加量,可以改变TPV发泡材料的回弹性。当被应用在回弹性能较高的领域时,可以增加乙烯-辛烯嵌段共聚物弹性体的含量,来使得TPV发泡材料满足需求。
实施例1,8和对比例2中,聚四氟乙烯的添加量对材料的性能有很大的影响。适当添加少量聚四氟乙烯,有助于TPV在发泡过程中泡孔的成核,从而在相同的发泡温度和压力下,得到发泡倍率更高、密度更低的产品。当聚四氟乙烯添加量达到5质量份时,发泡TPV珠粒膨胀性变差,制件熟化度差,收缩严重。
实施例1,9和对比例3中,硫化交联剂的添加量不同,也会导致制件的发泡倍率不同。原因是,硫化交联剂会使TPV中的橡胶相产生交联,硫化交联剂越多,交联程度越大,从而赋予橡胶相较高的熔体强度。在发泡温度和压力相同的情况下,熔体强度越高,泡孔的生长越困难,最终得到发泡倍率较低的TPV发泡材料。
实施例1和对比例4,实施例1和对比例5,都是因为发泡TPV珠粒的泡孔尺寸过小,严重影响发泡珠粒间的熔接,从而导致TPV发泡制件熟化度过低或无法成型。
实施例1和对比例6,单硬脂酸甘油酯能有效抑制发泡TPV制件的收缩,维持发泡制件的尺寸稳定性。当不添加单硬脂酸甘油酯时,TPV发泡制件由于收缩,密度上升为89g/L,且制件形变严重。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种用于制备高发泡倍率、高形状自由度的超轻质TPV发泡制品的TPV发泡料,其特征在于,含有以下组份:20~50质量份聚丙烯树脂、40~80质量份三元乙丙橡胶、1~30质量份乙烯-辛烯无规或嵌段共聚物热塑性弹性体、1-4质量份硫化交联剂、0.01~3质量份氟碳化物成核剂、0.01~7质量份高分子聚丙烯酸和/或高分子聚丙烯酸钠泡孔增大剂、0.01~3质量份单脂肪酸甘油酯抗收缩剂和0.01~3质量份填料;
所述TPV发泡料的制备方法包括如下步骤:
步骤一:将配方量的聚丙烯树脂、橡胶、热塑性弹性体、成核剂、泡孔增大剂、抗收缩剂和填料投入到密炼机中进行混炼,充分混炼均匀后出料并破碎;
步骤二:将步骤一混炼均匀并破碎后的物料与配方量的硫化交联剂投入到双螺杆挤出机中进行动态热硫化并挤出造粒,得到具有可发泡性能的TPV微粒;
步骤三:将所述具有可发泡性能的TPV微粒、去离子水和分散剂加入到一个密闭的带有搅拌功能的高压发泡釜中,加热高压发泡釜,并向高压发泡釜内通入气体二氧化碳,持续搅拌物料,使物料受热均匀并与二氧化碳充分接触;
步骤四:待温度和压力上升到设定值,并等温等压一定时间,使TPV微粒充分吸收二氧化碳,然后,瞬间将高压发泡釜内的TPV微粒排出至常温、常压环境中,由于瞬间的巨大内外压差,二氧化碳与TPV微粒产生相分离,TPV微粒内部产生泡孔并生长,与此同时,TPV微粒逐渐冷却固化,泡孔定形,获得TPV发泡珠粒;发泡温度设定值为140-147℃,发泡压力设定值为2-5MPa。
2.根据权利要求1所述的TPV发泡料,其特征在于,所述聚丙烯树脂为均聚聚丙烯、乙丙共聚物、丙烯-丁烯共聚物中的一种或多种复配,其熔融指数为5-10g/10min,熔点为135~150℃。
3.根据权利要求1所述的TPV发泡料,其特征在于,所述三元乙丙橡胶门尼粘度为50~200门尼值。
4.根据权利要求1所述的TPV发泡料,其特征在于,所述抗收缩剂为单硬脂酸甘油酯。
5.根据权利要求1所述的TPV发泡料,其特征在于,所述硫化交联剂为过氧化二异丙苯、辛基酚醛树脂、三聚硫氰酸中的一种或几种混合。
6.根据权利要求1所述的TPV发泡料,其特征在于,还含有以下组分:0.01~3质量份润滑剂和0.01~3质量份抗氧剂。
7.根据权利要求1所述的TPV发泡料,其特征在于,所述填料为滑石粉、碳酸钙、碳酸镁、二氧化硅中的一种或几种混合。
8.根据权利要求6所述的TPV发泡料,其特征在于,所述润滑剂为石蜡油、芳族油、小分子蜡、硅酮、芥酸酰胺、油酸酰胺、硬脂酸单甘油酯、乙烯基双硬酯酰胺、三硬脂酸甘油酯中的一种或几种,所述抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸季戊四醇酯中的一种或几种。
9.一种高发泡倍率、高形状自由度的超轻质TPV发泡制品,其特征在于,由权利要求1所述的TPV发泡料发泡制成,其制备方法包括如下步骤:
步骤一:将配方量的聚丙烯树脂、橡胶、热塑性弹性体、成核剂、泡孔增大剂、抗收缩剂和填料投入到密炼机中进行混炼,充分混炼均匀后出料并破碎;
步骤二:将步骤一混炼均匀并破碎后的物料与配方量的硫化交联剂投入到双螺杆挤出机中进行动态热硫化并挤出造粒,得到具有可发泡性能的TPV微粒;
步骤三:将所述具有可发泡性能的TPV微粒、去离子水和分散剂加入到一个密闭的带有搅拌功能的高压发泡釜中,加热高压发泡釜,并向高压发泡釜内通入气体二氧化碳,持续搅拌物料,使物料受热均匀并与二氧化碳充分接触;
步骤四:待温度和压力上升到设定值,并等温等压一定时间,使TPV微粒充分吸收二氧化碳,然后,瞬间将高压发泡釜内的TPV微粒排出至常温、常压环境中,由于瞬间的巨大内外压差,二氧化碳与TPV微粒产生相分离,TPV微粒内部产生泡孔并生长,与此同时,TPV微粒逐渐冷却固化,泡孔定形,获得TPV发泡珠粒;发泡温度设定值为140-147℃,发泡压力设定值为2-5MPa;
步骤五:将上述TPV发泡珠粒在常温常压环境中静置24小时后,将其加入到蒸汽模压成型机中,通过蒸汽加热,使得TPV发泡珠粒之间相互熔融粘接,冷却脱模后得到高发泡倍率、高形状自由度的超轻质TPV发泡制品。
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CN103289213B (zh) * | 2013-05-22 | 2015-12-09 | 易宝(福建)高分子材料股份公司 | Epdm/pp/tpe三元共混闭孔发泡材料及其制备方法 |
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